Tunnel diodlari Tunnel diodi deb qo’zғotilgan yarim o’tkazgich asosida loyiҳalangan yarim o’tkazgichli asbobga aytiladi. Unda teskari va uncha katta bo’lmagan to’ғri kuchlanishda tunnel effekti yuzaga keladi va volt–amper xarakteristikadamanfiy differentsial qarshilikka ega bo’lgan soҳamavjud bo’ladi.
Tunnel diodlar boshqa turdagi diodlardan sezilarli farq qilmaydi, lekin ularni yasash uchun 1020 sm-3 kiritmaga ega bo’lgan yarim o’tkazgichlimateriallar qo’llaniladi.
VAX nochiziqli bo’lsa, uning ҳar bir kichik soҳasi to’ғri chiziq deb qaraladi va xarakteristikaning bu nuqtasida differentsial qarshilik kiritiladi. Agar xarakteristika kamayuvchi bo’lsa, bu soҳada qarshilik Rimanfiy qiymatga ega bo’ladi.
Tunnel diodi VAX 1 – rasmda keltirilgan. AV soҳamanfiy differentsial qarshilik bilan xarakterlanadi. Agar tunnel diodi tebranma kontur elektr zanjiriga ulansa, u ҳolda kontur va shu zanjirdagimanfiy qarshilik kattaligi o’rtasidagimalum nisbatlarda tebranishlar kuchayishi yoki generatsiyalanishimumkin. Tunnel diodlari asosan 3-30 GGts diapazonda O’YUCH generatorlar qurishda, ҳamdamaxsus ҳisob qurilmalari vamantiqiy yuta yuqori tezlikda ishlaydigan sxemalarda qo’llaniladi.
1 - rasm
Tunnel diodlar ko‘p miqdorda aralashmali yarim o‘tkazgichlardan tayyorlanadi (yaratilgan yarim o‘tkazgichlar). Yaratilgan yarim o‘tkazgichlar asosida bajarilgan n-p o‘tishni volt-amperli tavsifi manfiy qarshilikli hududga ega bo‘lib, bunda kuchlanish ko‘payganda oqib o‘tadigan tok kamayadi. Manfiy qarshilikka ega bo‘lgan element, elektr energiyani talab qilmaydi, uni zanjirga beradi, ya’ni zanjirning faol elementi hisoblanadi.
Volt-amperli tavsifining tushib ketuvchi qismi bo‘lgani uchun tunnel diodlarni generatorlar va keng diapazon chastotali shu jumladan SVCH (o‘ta yuqori chastotali), elektr tebranishlarni kuchaytirgichlari sifatida va yuqori tezlikli qayta ulashlar sifatida ishlatishga imkon yaratadi.
Tunnel diodlar yaratilgan yarim o‘tkazgichlardan, asosan, germaniy, kremniy va galliy arseniddan tayyorlanadi. Potensial to‘siq orasidan tashuvchilarni tunnel o‘tishi uchun n-p o‘tish tor va keskin bo‘lgani sababli, tunnel diodlarning n-p o‘tishlari eritib quyish usuli bilan tayyorlanadi. Bundan tashqari, yaratilgan qatlamlarni epitaksial qo‘shib borish usuli qo‘llaniladi, bu shuningdek keskin o‘tishlarni olishga yordam beradi. Sig‘imni kamaytirish uchun (demak, manfiy qarshilik bilan faol element sifatida ishlashi mumkin bo‘lgan tunel diodni yuqori chegaraviy chastotasini oshirish uchun) p-n o‘tishlarni kichik maydonini olish usuli qo‘llaniladi.
2- rasmda tunnel diodning volt-amperli tavsifi ko‘rsatilgan. Unig shakli aralashmalar konsentratsiyasiga, konsentratsiya miqdori bir xil bo‘lganda aralashmalar turiga va haroratiga bog‘liq, shu bilan birga haroratga bog‘liqligi turli materiallardan tayyorlangan tunel diodlar uchun har xil bo‘ladi.
2-rasm.
Tunnel diodni volt-amperli tavsifini ifodalovchi asosiy parametri bo‘lib pastga tashuvchi qismini qiyaligini ko‘rsatadigan manfiy differensial qarshilik hisoblanadi:
R U I O‘tishni potensial to‘sig‘idan elektronlarni tunnel o‘tishi diffuziyasi sekin o‘tadigan jarayoni bilan bog‘liq bo‘lmagani sababli, bunda tunnel tokni uzatish tezligi yuqori (kuchli legirlangan germaniy uchun, taxminan 10-13с ) va tashuvchilarni kam xarakatlanuvchilik hisobiga tunnel diodlarda inersiyalik bo‘lmaydi. Shuning uchun tunnel diodlarni chastotaviy xususiyatlari tokni uzatish tezligi bilan aniqlanmasdan, balki faqat kostruksiyaga bog‘liq bo‘lgan omillar bilan: n-p o‘tish sig‘imi S bilan, yarim o‘tkazgichni hajmiy qarshiligi va ulanadigan uchlari bog‘liq bo‘lgan yo‘qotish qarshiliklari va diodning induktivlik 𝐿𝑑 yig‘indisi bilan aniqlanadi. Tunnel diodni chastotaviy xususiyatlari maksimal chastotasi 𝐹𝑚𝑎𝑘bilan ta’riflanadi.
𝐹𝑚𝑎𝑘dan yuqori chastotalarda tunel diodni manfiy qarshilik sifatida ishlatib bo‘lmaydi, ya’ni bu chastotalarda elektr tebranishlarni kuchaytirish va generatsiyalash mumkin emas. Bundan tashqari, yuqori chastotalarda tunnel diodni sifati
𝐼𝑚𝑎𝑘/𝑐nisbati bilan baholanadi va ba’zan uni asllik omili deb atashadi. Tunnel diodni almashib ulagichli sxemalarda ishlaganida uning tez harakatlanuvchanligi qayta ulash vaqtini miqdori bilan belgilanadi va u diod xususiyatlari va shinaning parametrlariga bog‘liq.
